2020年高考理科数学《立体几何》题型归纳与训练

2020年高考理科数学《立体几何》题型归纳与训练

【题型归纳】

题型一线面平行的证明

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例1如图，高为1的等腰梯形ABCD中，AM＝CD＝AB＝1.现将△AMD沿MD折起，使平面AMD⊥

3平面MBCD，连接AB，AC.

试判断：在AB边上是否存在点P，使AD∥平面MPC?并说明理由 1

【答案】当AP＝AB时，有AD∥平面MPC.

3理由如下：

连接BD交MC于点N，连接NP.

DNDC1

在梯形MBCD中，DC∥MB，＝＝，

NBMB2AP1

在△ADB中，＝，∴AD∥PN.

PB2∵AD?平面MPC，PN?平面MPC， ∴AD∥平面MPC.

【解析】线面平行，可以线线平行或者面面平行推出。此类题的难点就是如何构造辅助线。构造完辅助线，证明过程只须注意规范的符号语言描述即可。本题用到的是线线平行推出面面平行。 【易错点】不能正确地分析DN与BN的比例关系，导致结果错误。 【思维点拨】此类题有两大类方法： 1. 构造线线平行，然后推出线面平行。

此类方法的辅助线的构造须要学生理解线面平行的判定定理与线面平行的性质之间的矛盾转化关系。在此，我们需要借助倒推法进行分析。首先，此类型题目大部分为证明题，结论必定是正确的，我们以此为前提可以得到线面平行。再次由线面平行的性质可知，过已知直线的平面与已知平面的交线必定平行于该直线，而交线就是我们要找的线，从而做出辅助线。从这个角度上看我们可以看出线线平行推线面平行的本质就是过已知直线做一个平面与已知平面相交即可。如本题中即是过AD做了一个平面ADB与平面MPC相交于线PN。最后我们只须严格使用正确的符号语言将证明过程反向写一遍即可。即先证

1

AD平行于PN，最后得到结论。构造交线的方法我们可总结为如下三个图形。

PABABABαDEDEαCDP方法一方法二方法三

2. 构造面面平行，然后推出线面平行。

此类方法辅助线的构造通常比较简单，但证明过程较繁琐，一般做为备选方案。辅助线的构造理论同上。我们只须过已知直线上任意一点做一条与已知平面平行的直线即可。可总结为下图

ABCα方法一F分别是线段BE，DC的中点．

例2如图，在几何体ABCDE中，四边形ABCD是矩形，AB⊥平面BEC，BE⊥EC，AB＝BE＝EC＝2，G，

求证：GF∥平面ADE；

【答案】解法一：(1)证明：如图，取AE的中点H，连接HG，HD， 1

又G是BE的中点，所以GH∥AB，且GH＝AB. 21

又F是CD的中点，所以DF＝CD.

2由四边形ABCD是矩形得，

2

AB∥CD，AB＝CD，所以GH∥DF，且GH＝DF， 从而四边形HGFD是平行四边形，所以GF∥DH. 又DH?平面ADE，GF?平面ADE，所以GF∥平面ADE. 解法2：(1)证明：如下图，取AB中点M，连接MG，MF. 又G是BE的中点，可知GM∥AE.

又AE?平面ADE，GM?平面ADE，所以GM∥平面ADE. 在矩形ABCD中，由M，F分别是AB，CD的中点得MF∥AD.

又AD?平面ADE，MF?平面ADE， 所以MF∥平面ADE.

又因为GM∩MF＝M，GM?平面GMF，MF?平面GMF， 所以平面GMF∥平面ADE.

因为GF?平面GMF，所以GF∥平面ADE.

【解析】解法一为构造线线平行，解法二为构造面面平行。 【易错点】线段比例关系 【思维点拨】同例一

题型二 线线垂直、面面垂直的证明

例1如图，在三棱锥P-ABC中，PA⊥AB，PA⊥BC，AB⊥BC，PA＝AB=BC=2，D为线段AC的中点，E为线段PC上一点．

(1)求证：PA⊥BD；

(2)求证：平面BDE⊥平面PAC

【答案】(1)证明：因为PA⊥AB，PA⊥BC，AB∩BC＝B，所以PA⊥平面ABC.又因为BD?平面ABC，

所以PA⊥BD.

(2)证明：因为AB＝BC，D为AC的中点，所以BD⊥AC.由(1)知，PA⊥BD，又AC∩PA＝A， 所以BD⊥平面PAC.因为BD?平面BDE，所以平面BDE⊥平面PAC. 【解析】(一)找突破口

第(1)问：欲证线线垂直，应转化到证线面垂直，再得线线垂直；

第(2)问：欲证面面垂直，应转化到证线面垂直，进而转化到先证线线垂直，借助(1)的结论和已知条件可证； (二)寻关键点

有什么 信息①：PA⊥AB，PA⊥BC 想到什么 线面垂直的判定定理，可证注意什么 (1)证明线面平行的条件：一3

PA⊥平面ABC 信息②：AB＝BC，D为AC的中点 直线在平面外，一直线在平面等腰三角形中线与高线合一，内 可得BD⊥AC 证明线线垂直，可转化到证明(2)证明线面垂直时的条件：直线垂直于平面内两条相交直线 (3)求点到面的距离时要想到借助锥体的“等体积性” 信息③：PA⊥BD 一直线垂直于另一直线所在平面，再由线面垂直的定义可得 信息④：平面BDE⊥平面PAC 面面垂直的判定定理，线线垂直?线面垂直?面面垂直 线面平行的性质定理，线面平信息⑤：PA∥平面BDE 行，则线线平行，可得PA∥DE 【易错点】规范的符号语言描述，正确的逻辑推理过程。

【思维点拨】(1)正确并熟练掌握空间中平行与垂直的判定定理与性质定理，是进行判断和证明的基础；在证明线面关系时，应注意几何体的结构特征的应用，尤其是一些线面平行与垂直关系，这些都可以作为条件直接应用．

(2)证明面面平行依据判定定理，只要找到一个面内两条相交直线与另一个平面平行即可，从而将证明面面平行转化为证明线面平行，再转化为证明线线平行．

(3)证明面面垂直常用面面垂直的判定定理，即证明一个面过另一个面的一条垂线，将证明面面垂直转化为证明线面垂直，一般先从现有直线中寻找，若图中不存在这样的直线，则借助中线、高线或添加辅助线解决．

(4)证明的核心是转化，空间向平面的转化，面面?线面?线线． 题型三 空间向量

例1如图，四面体ABCD中，△ABC是正三角形，△ACD是直角三角形，?ABD??CBD，AB=BD. (1)证明：平面ACD⊥平面ABC；

(2)过AC的平面交BD于点E，若平面AEC把四面体ABCD分成体积相等的两部分，求二面角D-AE-C的余弦值．

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